[发明专利]一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法

权利要求书

1.一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：确定平均风致侧向不平衡力

对于两端存在初始竖向高差c₀的一跨导线，其一端在纵向即x轴方向、竖向即y轴方向和侧向即z轴方向的位移分量分别为ΔX、ΔY和ΔZ，得以H₁为变量的标准一元三次方程：

式中：H₀代表初始水平张力；EA代表杨氏模量；q代表一跨导线单位长度的重量；L代表水平档距；δ和λ均代表与平均风压有关的常数；是平均风压沿线路方向的分布函数；H₁代表一跨导线在支座位移和平均风联合作用下的水平张力，用Cardan公式求解式(1)即可得到；

进而，得一跨导线两端的平均风致侧向不平衡力：

式中：下标0和1分别代表一跨导线无支座位移一侧和有支座位移一侧，下同；

步骤二：确定脉动风致侧向不平衡力

仅考虑拟静态的背景响应，采用影响线法计算一跨导线两端的脉动风致侧向不平衡力：

式中：F_Ref(x_i,t)代表作用在一跨导线各点的脉动风荷载；n代表风速模拟点个数；x_i代表脉动风荷载在x的轴坐标；代表单位风荷载引起的水平张力增量，其表达式为：

式中：y₀、和分别代表一跨导线初始竖向位移、平均风和支座位移联合作用下的竖向位移和平均风引起的侧向位移；

最终，得总的侧向不平衡力：

2.根据权利要求1所述的输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，其特征在于，需修正一跨导线大变形效应对风荷载的影响，步骤如下：

(a)令水平张力H_1i的初值为H₀，i为正整数；

(b)分别计算一跨导线各点的平均风压，其表达式为：

式中，ρ代表空气密度；C_D代表阻力系数；D代表一跨导线的直径；V₁₀代表风速；H_C代表导线支座的离地高度；α代表风剖面指数；

(c)用式(1)求解水平张力H₁；

(d)若|H₁-H_1i|允许误差，令i＝i+1，H_1i＝H₁，并重新执行步骤(b)和(c)；

(e)若|H₁-H_1i|允许误差，生成一跨导线的空间三维坐标，并输出平均风速和脉动风速。

3.根据权利要求2所述的输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，其特征在于，提出了一种提高该方法计算效率的梯形等效风压其表达式为：

式中，代表均匀风压，其表达式为：

式中，k代表梯形风压的斜率，取理论风压函数在跨中处的斜率，其表达式为：